ES2870580T3 - Apparatus for monitoring flow rate and fluid distribution uniformity in a multi-channel hydraulic system - Google Patents
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Abstract
Un aparato para monitorizar caudal y uniformidad de distribución de líquido en un sistema hidráulico multicanal que comprende: una cámara de líquido (2) con una entrada hidráulica y dos o más salidas hidráulicas (3) para la descarga de líquido conductor de la electricidad, así como un caudalímetro (4) instalado en la entrada hidráulica de la cámara de líquido y conectado a una unidad de control (5), caracterizado por que: cada salida hidráulica (3) está provista de un único electrodo de medida (12) dispuesto en una trayectoria de un chorro de líquido descargado desde la salida hidráulica (3), estando conectado cada electrodo de medida (12) a través de un convertidor de corriente (14) a la unidad de control (5) y también a través del convertidor de corriente (14) al primer terminal de salida de una fuente de tensión común (15), por lo que el segundo terminal de salida de la fuente de tensión común (15) está conectado a la cámara de líquido (2) y/o las salidas hidráulicas (3).An apparatus for monitoring flow and uniformity of liquid distribution in a multi-channel hydraulic system comprising: a liquid chamber (2) with a hydraulic inlet and two or more hydraulic outlets (3) for discharging electrically conductive liquid, as well as a flow meter (4) installed at the hydraulic inlet of the liquid chamber and connected to a control unit (5), characterized in that: each hydraulic outlet (3) is provided with a single measurement electrode (12) arranged in a path of a liquid jet discharged from the hydraulic outlet (3), each measuring electrode (12) being connected via a current converter (14) to the control unit (5) and also via the current converter current (14) to the first output terminal of a common voltage source (15), whereby the second output terminal of the common voltage source (15) is connected to the liquid chamber (2) and/or the hydraulic outlets (3).
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Aparato para monitorizar caudal y uniformidad de distribución de líquido en un sistema hidráulico multicanal Apparatus for monitoring flow rate and fluid distribution uniformity in a multi-channel hydraulic system
Campo de invenciónField of invention
La invención está relacionada con un aparato para monitorizar caudal y uniformidad de distribución de líquido en un sistema hidráulico multicanal, y se puede utilizar, por ejemplo, en producción metalúrgica para monitorizar el caudal y la uniformidad de distribución de líquido alimentado a superficies de productos/materiales que están siendo enfriados, como por ejemplo productos metálicos laminados, en particular un raíl durante el procesamiento térmico.The invention relates to an apparatus for monitoring flow rate and liquid distribution uniformity in a multi-channel hydraulic system, and can be used, for example, in metallurgical production to monitor the flow rate and distribution uniformity of liquid fed to surfaces of products / materials being cooled, such as rolled metal products, in particular a rail during thermal processing.
Técnica anteriorPrevious technique
De la patente CN1528534 (publicada el 15.09.2004) se conoce un sistema hidráulico multicanal con sensores de presencia de chorro, que se utiliza en el proceso de producción de productos de acero laminados en caliente. Este sistema comprende varias toberas fijadas rígidamente en una cámara de líquido. Cada tobera está asociada con dos electrodos separados entre sí conectados de forma directa o indirecta a una fuente de alimentación de energía. Los electrodos están dispuestos diametralmente en una salida hidráulica de una tobera, es decir, en una sección transversal del chorro. El líquido conductor de la electricidad descargado desde la tobera cierra una parte de un circuito entre los electrodos, y fluye corriente en el circuito eléctrico, lo que es indicado por diodos emisores de luz. Los elementos de este dispositivo están alimentados por una fuente de alimentación de corriente continua.From patent CN1528534 (published on 09/15/2004) a multi-channel hydraulic system with jet presence sensors is known, which is used in the production process of hot rolled steel products. This system comprises several nozzles rigidly fixed in a liquid chamber. Each nozzle is associated with two electrodes separated from each other directly or indirectly connected to a power supply source. The electrodes are arranged diametrically in a hydraulic outlet of a nozzle, that is to say in a cross section of the jet. The electrically conductive liquid discharged from the nozzle closes a part of a circuit between the electrodes, and current flows in the electrical circuit, which is indicated by light-emitting diodes. The elements of this device are powered by a direct current power supply.
El encendido/apagado de los diodos emisores de luz muestra presencia/ausencia de descarga de líquido desde una tobera, sin embargo, no se proporciona la medida de su sección transversal, lo que no permite monitorizar la uniformidad de distribución del líquido que pasa a través de las toberas. No se monitoriza el flujo volumétrico de líquido que entra en el sistema hidráulico. Además, los electrodos en un circuito de corriente continua están sometidos a una rápida degradación debido a procesos electrolíticos.The on / off of the light emitting diodes shows presence / absence of discharge of liquid from a nozzle, however, the measurement of its cross section is not provided, which does not allow to monitor the uniformity of distribution of the liquid that passes through of the nozzles. The volumetric flow of fluid entering the hydraulic system is not monitored. Furthermore, electrodes in a direct current circuit are subject to rapid degradation due to electrolytic processes.
De la patente US 4932232, publicada el 12.06.1990, se conoce un aparato para monitorizar caudal y uniformidad de distribución de líquido en un sistema hidráulico multicanal. Este aparato se utiliza en producción metalúrgica cuando se enfrían productos, y comprende salidas hidráulicas que están situadas en fila en una cámara de líquido y, más específicamente, toberas con descarga pulsada de líquido garantizada por válvulas hidráulicas accionadas eléctricamente en las entradas hidráulicas de cada tobera. Se suministra refrigerante líquido a la cámara de líquido desde una línea de presión. Un sensor de flujo volumétrico está instalado en una línea de derivación y conectado a una unidad de monitorización, la cual, a su vez, está conectada mediante líneas de control a las válvulas hidráulicas accionadas eléctricamente. Cuando se monitoriza la presencia de chorros descargados desde las salidas hidráulicas, la línea de presión está cerrada; el líquido entra en la cámara de líquido a través de la línea de derivación. En ese momento, para monitorizar la presencia del chorro descargado desde la primera salida hidráulica, el suministro de líquido a todas las demás salidas hidráulicas utilizando las respectivas válvulas hidráulicas accionadas eléctricamente. En este caso, las lecturas del sensor de flujo volumétrico se consideran iguales a la cantidad de líquido que se descarga desde la primera salida hidráulica. En base a la cantidad de dicho flujo, se hace una inferencia sobre la presencia del chorro descargado desde la salida hidráulica, y así sucesivamente, para todas las demás salidas hidráulicas.From US patent 4932232, published on 06.12.1990, an apparatus for monitoring flow rate and liquid distribution uniformity in a multi-channel hydraulic system is known. This apparatus is used in metallurgical production when products are cooled, and comprises hydraulic outlets that are located in a row in a liquid chamber and, more specifically, nozzles with pulsed liquid discharge guaranteed by electrically actuated hydraulic valves at the hydraulic inlets of each nozzle. . Liquid refrigerant is supplied to the liquid chamber from a pressure line. A volumetric flow sensor is installed in a bypass line and connected to a monitoring unit, which, in turn, is connected via control lines to electrically actuated hydraulic valves. When monitoring the presence of jets discharged from the hydraulic outlets, the pressure line is closed; the liquid enters the liquid chamber through the bypass line. At that time, to monitor the presence of the jet discharged from the first hydraulic outlet, the supply of liquid to all other hydraulic outlets using the respective electrically actuated hydraulic valves. In this case, the volumetric flow sensor readings are considered equal to the amount of liquid that is discharged from the first hydraulic outlet. Based on the amount of such flow, an inference is made about the presence of the jet discharged from the hydraulic outlet, and so on, for all other hydraulic outlets.
La monitorización se lleva a cabo solo en el modo de diagnóstico, y no se puede utilizar cuando se ejecuta el modo tecnológico; por lo tanto, existe la posibilidad de que desviaciones que se produjeron en el proceso tecnológico puedan no ser detectadas durante el diagnóstico. Por ejemplo: durante el proceso tecnológico, partículas mecánicas pueden obstruir/estrechar las aberturas de salidas hidráulicas o válvulas hidráulicas durante algún tiempo, seguido por el restablecimiento de su capacidad de flujo.Monitoring is carried out only in diagnostic mode, and cannot be used when running technology mode; therefore, there is the possibility that deviations that occurred in the technological process may not be detected during the diagnosis. For example: during the technological process, mechanical particles can clog / narrow the openings of hydraulic outlets or hydraulic valves for some time, followed by the restoration of their flow capacity.
La disponibilidad de una válvula hidráulica en cada línea de suministro de agua desde la cámara de líquido hasta las toberas afecta negativamente a la uniformidad de la distribución de líquido debido a los diferentes parámetros temporales de funcionamiento de cada válvula hidráulica, incluyendo su apertura/cierre.The availability of a hydraulic valve in each water supply line from the liquid chamber to the nozzles negatively affects the uniformity of the liquid distribution due to the different time parameters of operation of each hydraulic valve, including its opening / closing.
El resultado es que la descarga no uniforme de líquido desde las salidas hidráulicas afecta negativamente a la calidad de un producto que se está procesando térmicamente.The result is that the non-uniform discharge of liquid from the hydraulic outlets adversely affects the quality of a product that is being thermally processed.
Además, cuando se ejecuta el modo tecnológico, la monitorización del suministro de líquido pulsado se lleva a cabo solo mediante la monitorización del comportamiento de cada válvula hidráulica accionada eléctricamente, y no mediante la monitorización de los parámetros de cada chorro.Furthermore, when the technology mode is executed, the monitoring of the pulsed liquid supply is carried out only by monitoring the behavior of each electrically actuated hydraulic valve, and not by monitoring the parameters of each jet.
Se conoce un dispositivo para la detección de la obstrucción de toberas que pulverizan gotitas de agua [documento JPS62174319 A, publicado el 31 de julio de 1987]. Este dispositivo se utiliza para enfriar un producto de acero durante su tratamiento térmico. El dispositivo conocido contiene dos electrodos colocados en la trayectoria de las gotitas de agua pulverizadas desde la tobera. El primer electrodo está conectado al segundo electrodo a través de una fuente de alimentación y una resistencia. Se mide la resistencia entre los electrodos, y a partir del valor de resistencia se determina si las toberas están obstruidas o no. Si la resistencia es cero, la tobera está obstruida. Si la resistencia es de cierto valor, hay gotas de agua entre los electrodos primero y segundo, por lo tanto la tobera no está obstruida. A device for detecting clogging of nozzles spraying water droplets is known [JPS62174319 A, published July 31, 1987]. This device is used to cool a steel product during its heat treatment. The known device contains two electrodes placed in the path of the water droplets sprayed from the nozzle. The first electrode is connected to the second electrode through a power supply and a resistor. The resistance between the electrodes is measured, and from the resistance value it is determined whether the nozzles are clogged or not. If the resistance is zero, the nozzle is clogged. If the resistance is of a certain value, there are drops of water between the first and second electrodes, therefore the nozzle is not clogged.
Sin embargo, este dispositivo tiene baja precisión, porque se determina la presencia de agua entre los electrodos y no entre el inyector y cualquier electrodo. Ya que el cierre del circuito eléctrico entre los electrodos se puede producir debido a la formación de gotitas en el electrodo superior (en ausencia de descarga de agua desde el inyector), el dispositivo también puede proporcionar un resultado erróneo de la presencia de descarga de agua desde el inyector en caso de ausencia de descarga de agua desde el inyector.However, this device has low precision, because the presence of water between the electrodes and not between the injector and any electrode is determined. Since the closure of the electrical circuit between the electrodes can occur due to the formation of droplets on the upper electrode (in the absence of water discharge from the injector), the device can also give an erroneous result of the presence of water discharge from the injector in case of no water discharge from the injector.
Además, no es posible medir la corriente entre la tobera y el electrodo en el dispositivo conocido. Como resultado de ello, es imposible determinar la sección transversal del chorro descargado desde el inyector. Esto no permite detectar una obstrucción parcial del inyector.Furthermore, it is not possible to measure the current between the nozzle and the electrode in the known device. As a result, it is impossible to determine the cross section of the jet discharged from the injector. This does not allow a partial injector clog to be detected.
Divulgación de la invenciónDisclosure of the invention
Un objetivo técnico de la invención es mejorar la calidad y proporcionar la continuidad de la monitorización del procesamiento térmico de un producto/material, incrementar la estabilidad del procesamiento térmico, proporcionar monitorización del volumen de líquido que entra en la cámara de líquido, así como de la uniformidad de su distribución en todos los canales de un sistema hidráulico multicanal, proporcionar monitorización de los parámetros temporales de los chorros de líquido y sus secciones transversales cuando pasan a través de salidas hidráulicas.A technical objective of the invention is to improve the quality and provide continuity of monitoring the thermal processing of a product / material, increase the stability of thermal processing, provide monitoring of the volume of liquid entering the liquid chamber, as well as of the uniformity of their distribution in all the channels of a multichannel hydraulic system, provide monitoring of the temporal parameters of the liquid jets and their cross sections when they pass through hydraulic outlets.
El objetivo técnico se consigue por que el aparato reivindicado para monitorización del caudal y de la uniformidad de distribución de líquido en un sistema hidráulico multicanal, así como la técnica anterior más cercana, comprende una cámara de líquido con una entrada hidráulica y dos o más salidas hidráulicas para descargar un líquido conductor de la electricidad, así como un caudalímetro instalado en la entrada hidráulica de la cámara de líquido y conectado a una unidad de control. A diferencia de la técnica anterior más cercana, cada salida hidráulica está provista de un único electrodo de medida dispuesto en la trayectoria del chorro de líquido descargado desde la salida hidráulica, estando conectado cada electrodo de medida a través de un convertidor de corriente a una unidad de control y al primer terminal de salida de una fuente de tensión común, por lo que el segundo terminal de salida de la f uente de tensión común está conectado a la cámara de líquido y/o a las salidas hidráulicas.The technical objective is achieved because the claimed apparatus for monitoring the flow rate and the uniformity of liquid distribution in a multichannel hydraulic system, as well as the closest prior art, comprises a liquid chamber with a hydraulic inlet and two or more outlets. hydraulics to discharge an electrically conductive liquid, as well as a flow meter installed at the hydraulic inlet of the liquid chamber and connected to a control unit. Unlike the closest prior art, each hydraulic outlet is provided with a single measuring electrode arranged in the path of the jet of liquid discharged from the hydraulic outlet, each measuring electrode being connected through a current converter to a unit. control and to the first output terminal of a common voltage source, whereby the second output terminal of the common voltage source is connected to the liquid chamber and / or the hydraulic outlets.
Además, la entrada hidráulica de la cámara de líquido puede estar provista además de una válvula hidráulica accionada eléctricamente.Furthermore, the hydraulic inlet of the liquid chamber may be further provided with an electrically actuated hydraulic valve.
Entonces, la entrada hidráulica de la cámara de líquido puede estar provista además de un dispensador.Then, the hydraulic inlet of the liquid chamber can be further provided with a dispenser.
Además, como fuente de tensión común se utiliza una fuente de tensión bipolar de CA con una frecuencia particular, donde la frecuencia de tensión bipolar de CA se selecciona en función del material utilizado del electrodo de medida. Furthermore, as a common voltage source, a bipolar AC voltage source with a particular frequency is used, where the bipolar AC voltage frequency is selected according to the material used of the measurement electrode.
Además, entre la cámara de líquido y un producto/material que se está enfriando, se puede disponer adicionalmente un dispositivo con canales para distribución direccional de líquido sobre las superficies deseadas de un producto que se está procesando.In addition, between the liquid chamber and a product / material that is being cooled, a device with channels for directional distribution of liquid can be additionally arranged on the desired surfaces of a product that is being processed.
La instalación del caudalímetro en la entrada hidráulica de la cámara de líquido permite medir y monitorizar el caudal total de todo el sistema hidráulico de manera continua durante el funcionamiento, y garantizar así el cumplimiento del modo tecnológico de suministro de líquido.Installing the flowmeter at the hydraulic inlet of the liquid chamber enables the total flow rate of the entire hydraulic system to be measured and monitored continuously during operation, thus ensuring compliance with the liquid supply technology mode.
La instalación de un electrodo de medida en la trayectoria del chorro descargado desde la salida hidráulica, donde el electrodo de medida está conectado a través del convertidor de corriente a la unidad de control y al primer terminal de salida de la fuente de tensión común, cuyo segundo terminal de salida está conectado a la cámara de líquido y/o a salidas hidráulicas que son un electrodo común, permite monitorizar la sección transversal y los parámetros temporales del chorro de líquido descargado desde cada salida hidráulica, por lo que la monitorización de la uniformidad de distribución del líquido en todos los canales del sistema hidráulico multicanal está garantizada.The installation of a measuring electrode in the path of the jet discharged from the hydraulic outlet, where the measuring electrode is connected through the current converter to the control unit and to the first output terminal of the common voltage source, whose Second output terminal is connected to the liquid chamber and / or hydraulic outlets that are a common electrode, it allows to monitor the cross section and the temporary parameters of the jet of liquid discharged from each hydraulic outlet, thus monitoring the uniformity of Liquid distribution in all channels of the multichannel hydraulic system is guaranteed.
Además, la instalación de cada electrodo de medida en la trayectoria del chorro descargado desde la salida hidráulica elimina las barreras que pueden distorsionar su sección transversal, garantizando una monitorización más precisa de la sección transversal tanto del chorro continuo como del chorro pulsado, incluyendo en pulsos y pausas entre ellos relativamente cortos.In addition, the installation of each measurement electrode in the path of the jet discharged from the hydraulic outlet eliminates barriers that can distort its cross section, guaranteeing more precise monitoring of the cross section of both the continuous jet and the pulsed jet, including pulses. and relatively short pauses between them.
La realización de la fuente de alimentación en forma de fuente de tensión bipolar de CA con una frecuencia particular, donde se prefiere seleccionar la frecuencia en función del material utilizado de los electrodos de medida, permite evitar el proceso de destrucción electrolítica de los electrodos de medida, cuyo resultado es el alargamiento de la vida útil de los mismos y, en consecuencia, un aumento de la estabilidad del procesamiento térmico.The realization of the power supply in the form of a bipolar AC voltage source with a particular frequency, where it is preferred to select the frequency based on the material used for the measurement electrodes, allows to avoid the process of electrolytic destruction of the measurement electrodes. , the result of which is the lengthening of their useful life and, consequently, an increase in the stability of thermal processing.
La introducción de convertidores de corriente, con el uso de los cuales cada electrodo de medida se conecta a la fuente de tensión común, permite medir la tensión que caracteriza la resistencia de una parte del chorro a una distancia entre dos electrodos y, de esta manera, calcular la sección transversal del chorro.The introduction of current converters, with the use of which each measuring electrode is connected to the common voltage source, makes it possible to measure the voltage that characterizes the resistance of a part of the jet at a distance between two electrodes and, in this way , calculate the cross section of the jet.
Compendio de la invenciónCompendium of the invention
La invención está definida por la reivindicación 1 independiente. The invention is defined by independent claim 1.
La esencia de la invención se ilustrará con los siguientes dibujos: la Figura 1 muestra un aparato para monitorizar caudal y uniformidad de distribución de líquido en un sistema hidráulico multicanal; la Figura 2 muestra un aparato para monitorizar caudal y uniformidad de distribución de líquido en un sistema hidráulico multicanal con realizaciones adicionales; la Figura 3 muestra la sección A-A de la figura 2; la Figura 4 muestra un diagrama de los parámetros temporales de las señales de control de una válvula hidráulica accionada eléctricamente; los parámetros de señal de un caudalímetro, y el parámetro de señal de descarga de chorro desde una de las salidas hidráulicas en funcionamiento normal; la Figura 5 muestra un diagrama de los parámetros temporales de las señales de control de una válvula hidráulica accionada eléctricamente, los parámetros de la señal de un caudalímetro, y el parámetro de señal de descarga de chorro desde una de las salidas hidráulicas en el caso de potenciales desviaciones con respecto al funcionamiento normal.The essence of the invention will be illustrated with the following drawings: Figure 1 shows an apparatus for monitoring flow rate and fluid distribution uniformity in a multi-channel hydraulic system; Figure 2 shows an apparatus for monitoring flow rate and fluid distribution uniformity in a multi-channel hydraulic system with additional embodiments; Figure 3 shows section A-A of figure 2; Figure 4 shows a diagram of the time parameters of the control signals of an electrically actuated hydraulic valve; the signal parameters of a flow meter, and the jet discharge signal parameter from one of the hydraulic outlets in normal operation; Figure 5 shows a diagram of the temporal parameters of the control signals of an electrically actuated hydraulic valve, the parameters of the signal of a flow meter, and the parameter of the jet discharge signal from one of the hydraulic outputs in the case of potential deviations from normal operation.
El aparato para monitorizar caudal y uniformidad de distribución de líquido en el sistema hidráulico multicanal mostrado en la Figura 1 comprende la línea de presión 1, la cámara de líquido 2 con n salidas hidráulicas 3 para descargar un líquido conductor de la electricidad, donde n > 2. Las salidas hidráulicas 3 pueden tener la forma de orificios o toberas calibradas, o inyectores, o ramales de tubería, etc.The apparatus for monitoring flow rate and fluid distribution uniformity in the multichannel hydraulic system shown in Figure 1 comprises the pressure line 1, the liquid chamber 2 with n hydraulic outlets 3 to discharge an electrically conductive liquid, where n> 2. The hydraulic outlets 3 may be in the form of calibrated orifices or nozzles, or injectors, or pipe branches, etc.
El caudalímetro 4 está instalado en la entrada hidráulica de la cámara de líquido 2 y conectado a la unidad de control 5. En la línea de presión 1 puede estar instalada la válvula hidráulica 6 accionada eléctricamente y/o el dispensador 7, y entre la cámara de líquido 2 y un producto/material 8 que se está enfriando puede estar dispuesto el dispositivo (no mostrado en la figura) con canales 9 para la distribución dirigida de líquido sobre las superficies deseadas del producto que se está procesando (consúltense las Figuras 2 y 3).The flow meter 4 is installed at the hydraulic inlet of the liquid chamber 2 and connected to the control unit 5. In the pressure line 1 the electrically actuated hydraulic valve 6 and / or the dispenser 7 can be installed, and between the chamber of liquid 2 and a product / material 8 being cooled the device (not shown in the figure) can be arranged with channels 9 for the directed distribution of liquid on the desired surfaces of the product being processed (refer to Figures 2 and 3).
El chorro 11 de líquido conductor de la electricidad, preferiblemente agua, descargado desde la sección de flujo 10 de la salida hidráulica 3 se dirige al producto/material 8 que se está enfriando (consúltese la Figura 3). Un único electrodo de medida 12 está dispuesto en la trayectoria del chorro 11 de un líquido descargado desde cada salida hidráulica 3 y fijado en la placa dieléctrica 13. El electrodo de medida 12 con su extremo libre está orientado en la dirección opuesta a la salida hidráulica 3, dicho de otra manera, en la dirección de descarga de líquido, lo que facilita el movimiento del chorro 11 de líquido en la dirección deseada. El eje de la salida hidráulica 3 puede tener una disposición inclinada con respecto a la vertical gravitacional, estando el chorro 11 dirigido hacia abajo hasta su posicionamiento horizontal. The jet 11 of electrically conductive liquid, preferably water, discharged from the flow section 10 of the hydraulic outlet 3 is directed to the product / material 8 that is being cooled (refer to Figure 3). A single measuring electrode 12 is arranged in the path of the jet 11 of a liquid discharged from each hydraulic outlet 3 and fixed on the dielectric plate 13. The measuring electrode 12 with its free end is oriented in the opposite direction to the hydraulic outlet 3, in other words, in the liquid discharge direction, which facilitates the movement of the liquid jet 11 in the desired direction. The axis of the hydraulic outlet 3 can have an inclined disposition with respect to the gravitational vertical, the jet 11 being directed downwards until its horizontal position.
El electrodo de medida 12 está conectado a través del convertidor de corriente 14 a la unidad de control 5 y también a través del convertidor de corriente 14 al primer terminal de salida de la fuente de tensión común 15. La segunda salida de la fuente de tensión común 15 está conectada eléctricamente con la cámara de líquido 2 y/o con las salidas hidráulicas 3. De forma alternativa, la cámara de líquido 2 puede estar hecha de metal, y las salidas hidráulicas 3 pueden estar hechas de material dieléctrico; la cámara de líquido 2 puede estar hecha de material dieléctrico, y las salidas hidráulicas 3 pueden estar hechas de metal; tanto la cámara de líquido 2 como las salidas hidráulicas 3 pueden estar hechas de metal.The measuring electrode 12 is connected through the current converter 14 to the control unit 5 and also through the current converter 14 to the first output terminal of the common voltage source 15. The second output of the voltage source Common 15 is electrically connected with the liquid chamber 2 and / or with the hydraulic outlets 3. Alternatively, the liquid chamber 2 can be made of metal, and the hydraulic outlets 3 can be made of dielectric material; the liquid chamber 2 can be made of dielectric material, and the hydraulic outlets 3 can be made of metal; both the liquid chamber 2 and the hydraulic outlets 3 can be made of metal.
Por ejemplo, en caso de que la cámara de líquido 2 esté hecha de material dieléctrico, y las salidas hidráulicas 3 estén hechas de metal, las salidas hidráulicas 3 conectadas eléctricamente al segundo terminal de salida de la fuente de tensión común 15 (no mostrado en la Figura 3) son un electrodo común.For example, in case the liquid chamber 2 is made of dielectric material, and the hydraulic outlets 3 are made of metal, the hydraulic outlets 3 electrically connected to the second output terminal of the common voltage source 15 (not shown in Figure 3) are a common electrode.
Un circuito eléctrico comprende un electrodo común, una fuente de tensión común 15, un convertidor de corriente 14 y un electrodo de medida 12 conectados en serie. El convertidor de corriente 14 está configurado para convertir la secuencia de pulsos de corriente en una secuencia de pulsos de tensión, y se puede fabricar, por ejemplo, en forma de una resistencia de referencia conectada a un amplificador de instrumentación (no mostrado en un dibujo).An electrical circuit comprises a common electrode, a common voltage source 15, a current converter 14 and a measurement electrode 12 connected in series. The current converter 14 is configured to convert the sequence of current pulses into a sequence of voltage pulses, and can be manufactured, for example, in the form of a reference resistor connected to an instrumentation amplifier (not shown in a drawing ).
Uso de la invenciónUse of the invention
El aparato para monitorizar caudal y uniformidad de distribución de líquido en un sistema hidráulico multicanal está configurado para operar de la siguiente manera.The apparatus for monitoring flow rate and fluid distribution uniformity in a multi-channel hydraulic system is configured to operate as follows.
Líquido a la presión P predeterminada (consúltese la Figura 1) se suministra en la línea de presión 1 a través del caudalímetro 4 a la cámara de líquido 2, y luego se descarga desde las salidas hidráulicas 3. Sin embargo, se puede suministrar líquido a la cámara de líquido 2 a través del citado caudalímetro 4 y, además, a través de la válvula hidráulica 6 accionada eléctricamente y/o del dispensador 7 (consúltese la Figura 2). En la unidad de control 5 se registra una cantidad que caracteriza el caudal de líquido total para el período de tiempo especificado. Dicha cantidad de caudal se puede obtener mediante medición basada en cualquier principio físico. La cantidad de flujo de líquido a través de cada salida hidráulica 3 se puede estimar en base a parámetros temporales medidos de descarga de chorros y sus secciones transversales.Liquid at the predetermined pressure P (refer to Figure 1) is supplied in pressure line 1 through flowmeter 4 to liquid chamber 2, and then discharged from hydraulic outlets 3. However, liquid can be supplied to the liquid chamber 2 through said flow meter 4 and, furthermore, through the electrically operated hydraulic valve 6 and / or the dispenser 7 (see Figure 2). In the control unit 5 an amount is recorded which characterizes the total liquid flow rate for the specified period of time. Said amount of flow can be obtained by measurement based on any physical principle. The amount of liquid flow through each hydraulic outlet 3 can be estimated based on measured temporal parameters of jet discharge and their cross sections.
La cantidad de líquido se puede ajustar utilizando el dispensador 7 y/o por medio de la presión en la línea de presión 1, y/o mediante la válvula hidráulica 6 accionada eléctricamente a modo de cambio del rango y frecuencia de los pulsos de control, donde los pulsos y las pausas entre ellos pueden ser de cualquier duración, por ejemplo, menor y/o mayor que un segundo.The amount of liquid can be adjusted using the dispenser 7 and / or by means of the pressure in the pressure line 1, and / or by means of the electrically actuated hydraulic valve 6 by way of changing the range and frequency of the control pulses, where the pulses and the pauses between them can be of any duration, for example, less and / or greater than one second.
Cuando se está descargando, el chorro 11 de líquido (consúltese la Figura 3) cierra una sección del circuito eléctrico entre el electrodo de medida 12 y el electrodo común, y fluye corriente eléctrica a través del circuito. Durante la pausa entre pulsos de descarga de líquido, el circuito eléctrico en la sección entre el electrodo de medida 12 y el electrodo común está abierto, y no hay corriente en el circuito.When discharging, the liquid jet 11 (refer to Figure 3) closes a section of the electrical circuit between the measurement electrode 12 and the common electrode, and electric current flows through the circuit. During the break Between liquid discharge pulses, the electrical circuit in the section between the measuring electrode 12 and the common electrode is open, and there is no current in the circuit.
El convertidor de corriente 14 convierte la corriente, que fluye a través del chorro 11 en la sección entre el electrodo de medida 12 y el electrodo común, en tensión Ui. Para una cierta conductividad del líquido, el valor de tensión Ui especificado caracteriza la resistencia de una parte del chorro que tiene una sección transversal S a una distancia entre el electrodo de medida 12 y el electrodo común en un momento dado. Cuanto menor es la sección transversal 5 del chorro, mayor es la resistencia de la parte del chorro 11 de líquido entre los citados electrodos, y menor es la tensión Ui.The current converter 14 converts the current, which flows through the jet 11 in the section between the measuring electrode 12 and the common electrode, into voltage U i . For a certain conductivity of the liquid, the specified voltage value U i characterizes the resistance of a part of the jet having a cross section S at a distance between the measuring electrode 12 and the common electrode at a given time. The smaller the cross section 5 of the jet, the greater the resistance of the part of the liquid jet 11 between said electrodes, and the lower the voltage U i .
Estas señales que comprenden Ui para la i-ésima salida hidráulica 3 llegan a la unidad de control 5. Después de la conversión de analógica a digital de las señales de entrada Ui, la unidad de control 5 lleva a cabo su procesamiento/filtrado en cada segmento de tiempo.These signals comprising U i for the ith hydraulic output 3 reach the control unit 5. After the analog to digital conversion of the input signals U i , the control unit 5 carries out their processing / filtering in each time segment.
La unidad de control 5 compara los parámetros temporales de las señales de control de las válvulas hidráulicas 6 accionadas eléctricamente con los parámetros de señal del caudalímetro y los parámetros de descarga de chorro a través de las salidas hidráulicas 3, por lo que toma una decisión sobre el cumplimiento del modo tecnológico de procesamiento térmico.The control unit 5 compares the time parameters of the control signals of the electrically actuated hydraulic valves 6 with the flow meter signal parameters and the jet discharge parameters through the hydraulic outputs 3, thereby making a decision on compliance with the technological mode of thermal processing.
La unidad de control 5 compara Ui con el valor medio de Umedia calculado por métodos bien conocidos. Si para cada salida hidráulica 3 se cumple la siguiente condición |Umed¡a - U¡| igual o menor que la desviación aceptable preestablecida con respecto a Umedia, esto significa una descarga uniforme de líquido por parte de todas las salidas hidráulicas 3. La unidad de control 5 genera una señal de mal funcionamiento de la i-ésima salida hidráulica 3, cuya |Umed¡a - U¡ | es mayor que la desviación aceptable preestablecida con respecto a Umedia.The control unit 5 compares U i with the mean value of mean U calculated by well known methods. If the following condition is met for each hydraulic output 3 | U med¡a - U ¡ | equal to or less than the preset acceptable deviation with respect to U mean , this means a uniform discharge of liquid from all hydraulic outlets 3. The control unit 5 generates a malfunction signal of the ith hydraulic outlet 3, whose | U med¡a - U ¡ | is greater than the preset acceptable deviation from mean U.
Además, la unidad de control 5 compara Ui con UUmbral y UCrítica, donde UUmbral es un valor umbral de Ui correspondiente a un caudal mínimo aceptable de líquido a través de la salida hidráulica 3, y UCrítica es un valor crítico de Ui, cuya superación es indicativa de descarga restringida desde los canales 9; y estima los parámetros temporales de la descarga del chorro y su relación con los parámetros temporales de la válvula hidráulica 6 accionada eléctricamente. Furthermore, the control unit 5 compares U i with U Threshold and U Critical , where U Threshold is a threshold value of U i corresponding to a minimum acceptable flow of liquid through hydraulic outlet 3, and U Critical is a critical value. of U i , the exceeding of which is indicative of restricted discharge from channels 9; and estimates the temporal parameters of the jet discharge and their relation to the temporal parameters of the electrically operated hydraulic valve 6.
Las Figuras 4 y 5 muestran ejemplos de diagramas de parámetros temporales de señales de control de la válvula hidráulica 6 accionada eléctricamente, parámetros de señal del caudalímetro 4 y parámetros de señal de descarga de chorro a través de una de las salidas hidráulicas 3 respectivamente en funcionamiento normal y en caso de potenciales desviaciones con respecto al funcionamiento normal.Figures 4 and 5 show examples of time parameter diagrams of control signals of the electrically actuated hydraulic valve 6, flow meter signal parameters 4 and jet discharge signal parameters through one of the hydraulic outputs 3 respectively in operation. normal operation and in case of potential deviations from normal operation.
4a muestra una señal de control de la válvula hidráulica 6 accionada eléctricamente;4a shows a control signal of the electrically actuated hydraulic valve 6;
4b muestra parámetros de señal del caudalímetro 4 con suministro normal de líquido a través de la válvula hidráulica 6 accionada eléctricamente, donde FUmbral2 es el límite superior del caudal, FUmbrah es el límite inferior del caudal. En este caso, el caudal de líquido está dentro de los límites preestablecidos en relación con la cantidad de caudal preestablecido y con el tiempo correspondiente al accionamiento normal de la válvula hidráulica 6 accionada eléctricamente;4b shows signal parameters of flowmeter 4 with normal liquid supply through electrically actuated hydraulic valve 6, where F Threshold2 is the upper limit of the flow, F Umbrah is the lower limit of the flow. In this case, the liquid flow rate is within the preset limits in relation to the preset flow amount and with the time corresponding to the normal actuation of the electrically actuated hydraulic valve 6;
4c muestra parámetros de señal de descarga del chorro a través de una de las salidas hidráulicas 3 para una desviación aceptable de la Ui de esta salida hidráulica 3 con respecto al valor medio de tensión Umedia, y para suministro normal de líquido a través de la válvula hidráulica 6 accionada eléctricamente;4c shows parameters of jet discharge signal through one of the hydraulic outlets 3 for an acceptable deviation of the U i of this hydraulic outlet 3 with respect to the mean value of mean voltage U, and for normal supply of liquid through the hydraulic valve 6 electrically actuated;
5a muestra una señal de control de la válvula hidráulica 6 accionada eléctricamente;5a shows a control signal of the electrically actuated hydraulic valve 6;
5b muestra parámetros de señal de descarga del chorro a través de una de las salidas hidráulicas 3 en caso de obstrucción parcial de la sección de flujo 10 (Ui < UUmbral) y para suministro normal de líquido a través de la válvula hidráulica 6 accionada eléctricamente;5b shows jet discharge signal parameters through one of the hydraulic outlets 3 in case of partial obstruction of flow section 10 (U i <U Threshold ) and for normal liquid supply through hydraulic valve 6 actuated electrically;
5c muestra parámetros de señal de descarga del chorro a través de una de las salidas hidráulicas 3 en caso de descarga restringida desde los canales 9 debido a su obstrucción (Ui > UCrítica durante el período de tiempo después del primer pulso), donde UCrítica es un valor crítico de tensión preestablecido, cuya superación es indicativa de descarga restringida desde los canales 9; y suministro normal de líquido a través de la válvula hidráulica 6 accionada eléctricamente;5c shows jet discharge signal parameters through one of the hydraulic outputs 3 in case of restricted discharge from channels 9 due to their obstruction (U i > U Critical during the period of time after the first pulse), where U Critical is a preset critical voltage value, the exceeding of which is indicative of restricted discharge from channels 9; and normal supply of liquid through the electrically actuated hydraulic valve 6;
5d muestra parámetros de señal de descarga del chorro a través de una de las salidas hidráulicas 3 en caso de retraso de encendido de la válvula hidráulica 6 accionada eléctricamente (t retraso de encendido), en caso de retraso de apagado de la válvula hidráulica 6 accionada eléctricamente (t retraso de apagado) y transitabilidad normal de la salida hidráulica 3 (Ui > UUmbral).5d shows jet discharge signal parameters through one of the hydraulic outputs 3 in case of switch-on delay of the electrically actuated hydraulic valve 6 (t switch-on delay), in case of switch-off delay of the actuated hydraulic valve 6 electrically (t switch-off delay) and normal trafficability of hydraulic output 3 (U i > U Threshold ).
5e muestra los parámetros de la señal de descarga del chorro a través de una de las salidas hidráulicas 3 en caso de obstrucción parcial de la sección de flujo 10 (tobstrucción) seguido por el lavado de la obstrucción y con un suministro normal de líquido a través de la válvula hidráulica 6 accionada eléctricamente. 5e shows the parameters of the jet discharge signal through one of the hydraulic outlets 3 in case of partial obstruction of the flow section 10 (t obstruction ) followed by flushing the obstruction and with a normal supply of liquid to through the electrically actuated hydraulic valve 6.
Los parámetros temporales de los chorros para un suministro continuo de líquido son similares a los parámetros temporales de los chorros de líquido para su suministro por pulsos sin ninguna pausa entre los pulsos.The time parameters of the jets for a continuous supply of liquid are similar to the time parameters of the jets of liquid for its pulse supply without any pause between the pulses.
La distancia L, a la que se encuentra ubicado el electrodo de medida 12 con respecto a la salida hidráulica 3 (consúltese la Figura 3), se selecciona para excluir el cierre debido a la formación de gotas, así como para garantizar una medición rápida de la tensión Ui durante el citado contacto.The distance L, at which the measuring electrode 12 is located with respect to the hydraulic outlet 3 (refer to Figure 3), is selected to exclude the closure due to the formation of drops, as well as to guarantee a fast measurement of the voltage U i during said contact.
La fuente de tensión bipolar de CA 15 evita el proceso electrolítico de degradación del electrodo de medida 12, ya que la frecuencia de la fuente de tensión bipolar de CA 15 se selecciona en función del material utilizado del electrodo de medida 12. Esto contribuye de forma adicional al alargamiento de la vida útil del electrodo de medida 12 y, en consecuencia, al aumento de la estabilidad del procesamiento térmico. The bipolar AC voltage source 15 avoids the electrolytic process of degradation of the measurement electrode 12, since the frequency of the bipolar AC voltage source 15 is selected according to the material used of the measurement electrode 12. This contributes significantly in addition to lengthening the useful life of the measuring electrode 12 and, consequently, increasing the stability of thermal processing.
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